Инженеры из Техасского университета A&M, Космического центра NASA имени Джонсона и Университета Пердью разработали систему управления движением космических аппаратов на окололунной орбите.
У Луны появится своя диспетчерская для космических кораблей: очереди на стыковку придется ждать на орбите неделями
«Орбитальная парковка» позволит миссиям безопасно дожидаться своей очереди, совершая один виток вокруг Луны за 6,5 суток.
Unsplash
Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Acta Astronautica, предлагает алгоритмы безопасного ожидания стыковки в окрестностях орбитальной станции.
Необходимость в подобной «диспетчерской службе» возникла из-за прогнозируемого роста трафика между Землей и Луной, когда нескольким аппаратам — от пилотируемых кораблей Orion до грузовых модулей и посадочных систем — придется ожидать своей очереди на использование стыковочных узлов часами, днями или даже неделями.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
В качестве основной площадки для маневров рассматривается почти прямолинейная гало-орбита (NRHO). Это сильно вытянутая полярная траектория, при которой аппараты проходят в 1500–1600 километрах от северного полюса Луны и удаляются на расстояние до 64 000 – 70 000 километров над южным полюсом. Полный виток по такой орбите занимает около 6,5 суток.
Орбита NRHO была выбрана специалистами благодаря возможности поддерживать постоянную связь с Землей и низким затратам топлива на удержание позиции, хотя совместное гравитационное взаимодействие Земли и Луны требует регулярных корректировок траектории.
Главным нововведением стала концепция управляемого ожидания (loitering), которую исследователи сравнили с ниткой жемчуга. Поскольку космический аппарат не может просто остановиться в пространстве, ожидающие корабли предлагается выстраивать вдоль общей орбиты на строго рассчитанных интервалах впереди или позади станции.
Инженеры провели тысячи компьютерных симуляций, имитируя возможные неточности в работе навигационных систем, погрешности двигателей и гравитационные возмущения. Моделирование показало, что использование алгоритмов относительного управления — когда положение отслеживается относительно станции, а не небесных тел — позволяет минимизировать колебания расстояния между объектами.
При этом небольшие, но более частые маневры поддержания орбиты обеспечивают предсказуемое положение аппаратов при сохранении общей экономии ресурсов.
Практическую пригодность орбиты NRHO подтвердил полет кубсата CAPSTONE, который вышел на эту траекторию в 2022 году. Тесты показали, что навигация в этом районе возможна с минимальными энергозатратами. Однако за время подготовки исследования в NASA скорректировали приоритеты программы.
В марте 2026 года агентство объявило о намерении поставить проект станции Gateway в его нынешнем виде на паузу, сосредоточив ресурсы на постоянной инфраструктуре на поверхности Луны. Элементы энергетики и авионики жилого модуля HALO уже перепрофилируют для наземных лунных демонстраций.
В июльском отчете Счетной палаты США (GAO) судьба первоначальной конфигурации станции названа неопределенной, а изготовленному оборудованию ищут новое применение.
Несмотря на изменения в планах агентства, авторы разработки отмечают, что созданные математические модели и правила движения универсальны. Они могут лечь в основу любой будущей системы управления окололунным трафиком, выполняя роль авиадиспетчерской службы в эпоху регулярных полетов между Землей и Луной, если число автоматических и пилотируемых аппаратов продолжит расти.
Загружаем